JP2008170836A - 画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び電子写真用現像剤 - Google Patents

画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び電子写真用現像剤 Download PDF

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Abstract

【課題】二成分現像方式の画像形成装置において、耐久性に優れ、ベタ画像部におけるキャリア付着の発生を抑制することができ、経時的に安定した高画質を達成する。
【解決手段】像担持体1上に静電潜像を形成し、トナー及びキャリアを含む現像装置10により現像する画像形成装置において、現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段200と、現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段300とを備え、現像剤補給手段は、補給現像剤を貯蔵するサブホッパー14を備え、かつ、補給用現像剤容器230は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図3

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスによる画像形成を行なう画像形成装置、この画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジ、並びにこの画像形成装置に適用される画像形成方法、及び、電子写真用現像剤に関するものである。
複写機又はプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置では、一様に帯電した像担持体表面に露光を行なって潜像を形成し、潜像を現像してトナー像とした後、トナー像を記録紙等の転写材に転写することが行なわれている。トナー像を担持した転写材は、定着装置を通過し、その熱又は圧力によりトナーは転写材上に定着される。
上記画像形成装置において、像担持体上の潜像を現像するにあたっては、現像性に優れていることから、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が多く用いられる。
特に、フルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、発色性や混色性といった観点から、ほとんどの現像装置において、トナーとキャリアを混合した2成分現像剤が使用されている。
この二成分現像方式では、トナーとキャリアとは現像装置内において撹拌され、トナーはその摩擦帯電によりキャリアから電荷を付与されると共に、キャリア外面に静電的に付着した状態となる。トナーを担持したキャリアは、現像領域へと搬送されて、現像バイアスが印加された条件下でトナーはキャリアから離れて、像担持体の潜像部分に静電的に付着し、トナー画像が形成される。このため、二成分現像方式において、高耐久で、且つ高い安定性を満足した画像を提供するためには、攪拌時に、トナーに対してキャリアから安定した帯電量が付与されることが重要であり、そのためには、長時間使用の前後においても、キャリアの帯電付与能力が安定していることが重要である。
しかし、通常の二成分現像方式における現像装置では、トナーが現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像槽内に残る。このため、現像槽内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、キャリア表面の樹脂コートの剥がれや、表面へのトナーの付着といった事態が生じて劣化し、例えばキャリアの抵抗値および現像剤の帯電性が徐々に低下して現像剤の現像性が上がり、画像濃度が上昇したり、かぶりが発生がしたりする不具合が誘発される。
この問題を解決するものとして、例えば、特許文献1(特公平2−21591号公報)には、現像によって消費されるトナーと一緒にキャリアを追加し、現像機内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより、帯電量の変化を抑制し、画像濃度を安定化する現像装置、いわゆるトリクル現像装置が開示されている。
しかしながら、補給されるキャリアは、現像装置の現像槽内に収容されているキャリアと同じものであるため、長時間使用していくうちに現像槽内では劣化したキャリアの割合が増え、画像濃度の上昇等の不具合を抑えることが困難となる。
一方、特許文献2(特開平3−145678号公報)には、予め現像装置内に収容されているキャリアに比べて高い抵抗値を有するキャリアにトナーを含有させて帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。さらに特許文献3(特開平11−223960号公報)には、より高い帯電量をトナーに付与するキャリアにトナーを含有させて帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。
しかしながら、これらの方法では、トナー消費の差により入れ替わるキャリア量が異なることから、現像機中の現像剤の抵抗あるいは帯電量が変化し、画像濃度の変動が発生しやすくなり、満足のいくものではなかった。
さらに、特許文献4(特開平8−234550号公報)には、予め現像装置中に収容されているキャリアと物性の異なるキャリアを含有させた補給トナーを複数種用い、各トナーを順次補給する方法が開示されている。
しかしながら、実際には、一つのトナー補給容器内に複数の物性の異なるキャリアを含有させた補給トナーを交じり合わないように現像装置内に順次補給することは、キャリアとトナーの比重が極端に異なることから非常に困難であると共に、キャリアに対してトナーが多いためにキャリアの劣化が生じやすく、長期にわたり安定した画像を得ることができない。
また、特許文献4に記載されているように、補給用キャリアの抵抗値を高めるため、そのキャリアコア材にコーティングするシリコンコート層のコート量を単に増やした場合には、抵抗値が高められる一方でキャリアの帯電量が低下してしまい、その結果、現像される画像の像再現性が低下したり、背景部汚れが発生するという問題がある。
このため、トリクル現像方式において、より安定した現像特性を得るためには、キャリアが長期の使用においても安定した帯電付与能力を維持できるものであることが重要である。
二成分系現像方式に使用される粒状キャリアは、キャリア表面へのトナーのフィルミング防止、キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、感湿性低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御または帯電量の調節等の目的で、通常、適当な樹脂材料で被覆したり(例えば、特許文献5:特開昭58−108548号公報参照。)、更に、その被覆層に種々の添加剤を添加する方法(例えば、特許文献6:特公平1−19584号公報、特許文献7:特公平3−628号公報、特許文献8:特開平6−202381号公報、特許文献9:特開平5−273789号公報参照。)が行なわれている。
更に、特許文献9には、キャリア表面に添加剤を付着させたものが提案されており、特許文献10(特開平9−160304号公報)には、被覆層厚よりも大きい導電性粒子を被覆層に含有させたものが提案されている。
また、特許文献11(特開平8−6307号公報)には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコール−ホルムアルデヒド共重合体を主成分とするキャリア被覆材を用いることが提案されており、また、特許文献12(特許第2683624号公報)には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリア被覆材として用いることが提案されている。
しかし、依然として耐久性あるいは耐熱性に問題があり、また、トナーのキャリア表面へのスペント化、それに伴う帯電量の不安定化、ならびにトナーカブリ等の発生の問題がある。さらに、耐環境性を改良する必要がある。
また、二成分現像方式に用いられる現像剤において安定した帯電特性を得るために、従来よりキャリア中に抵抗調整剤を含有させることが行なわれており、この抵抗調整剤としては、現在カーボンブラックが多用されている。
しかし、カラー画像形成においては、キャリア表面の膜削れや、カーボンブラックの脱離に起因するカーボンブラックのカラー画像中への移行による色汚れが懸念される。
このような現象が生じるのを抑制するための手段として、これまで様々な方法が提案されている。
例えば、特許文献13(特開平7−140723号公報)には、導電性剤料(カーボンブラック)を芯材表面に存在させ、被覆層中に導電性材料を存在させないキャリアが提案されている。
また、特許文献14(特開平8−179570号公報)には、被覆層がその厚み方向にカーボンブラックの濃度勾配を持ち、該被覆層は表面に向かうほどカーボンブラック濃度が低くなり、しかも、該被覆層の表面にはカーボンブラックが存在しないキャリアが提案されている。
また、特許文献15(特開平8−286429号公報)には、芯材粒子表面に導電性カーボンを含有した内部被覆層を設け、更に、その上に白色系導電性材料を含有した表面被覆層を設けてなる2層コート型キャリアが提案されている。
しかし近年、需要者からの要望を受け、電子写真方式の画像形成装置においては、高速化の傾向が著しく、これに伴って、現像剤が受けるストレスも飛躍的に増大している。このため、特許文献13〜特許文献15の提案においても、近年の高ストレス化には対応できず、色汚れが生じるのを完全に防止するのは困難である。
また、特許文献16(特開2004−29306号公報)には補給現像剤を補給する機構が提案されている。
しかし、高速化および高画質化に伴い、補給現像剤のトナーとキャリアの濃度均一性が求められる。多量のキャリアが現像槽内に補給されると、現像槽からの補給用現像剤の排出が遅れ、一時的に現像槽内の現像剤量が多くなる。現像槽内の現像剤量が増加すると、例えば、透磁率変化により検知してトナー濃度を制御する場合、透磁率センサに対して搬送される単位時間当りの現像剤量が増加し、検出面における現像剤の密度が高くなって透磁率センサは高い透磁率を出力し、初期の基準値を維持しようとしてさらに補給用現像剤が補給されることにより、結果として基準値より高いトナー濃度で推移する。反対に、現像槽内の現像剤量が減少すると、増加した場合とは逆の現象により、基準値よりも低いトナー濃度で推移することになり、この応答の遅れが画像濃度変動を生じさせる。特許文献16においても補給現像剤のキャリア比重を規定しているが、比重の小さいキャリアはトナーとキャリアの濃度均一性はある程度は改善されるが、比重が大きい場合は満足されるものではない。また、比重の大きいキャリアを用いた場合、補給量が過多になる現象(フラッシング現象)が発生し易く、補給経路からのトナー飛散が発生する。
特公平2−21591号公報 特開平3−145678号公報 特開平11−223960号公報 特開平8−234550号公報 特開昭58−108548号公報 特公平1−19584号公報 特公平3−628号公報 特開平6−202381号公報 特開平5−273789号公報 特開平9−160304号公報 特開平8−6307号公報 特許第2683624号公報 特開平7−140723号公報 特開平8−179570号公報 特開平8−286429号公報 特開2004−29306号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、二成分現像方式の画像形成装置において、耐久性に優れ、ベタ画像部におけるキャリア付着の発生を抑制することができると共に、色汚れの発生がなく、経時的に、安定した高画質を達成することができる画像形成装置、及びこの画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジ、画像形成方法を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。
(1)「像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置において、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであることを特徴とする画像形成装置」、
(2)「前記無機微粒子が、芯材に対して被覆率が70%以上含有されており、該無機微粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、0.5<[D/h]<1.5であることを特徴とする前記第(1)項に記載の画像形成装置」、
(3)「少なくとも前記被覆層の結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の画像形成装置」、
(4)「前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の画像形成装置」、
(5)「前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の画像形成装置」、
(6)「前記キャリアの1000(10/4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am/kg)以上90(Am/kg)以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の画像形成装置」、
(7)「前記補給用現像剤は、トナーに対するキャリアの重量比が、3重量%以上20重量%以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の画像形成装置」、
(8)「静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、前記第(1)項乃至第(7)項のいずれかに記載の画像形成装置に備えられることを特徴とするプロセスカートリッジ」、
(9)「像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置を用いる画像形成方法において、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであること特徴とする画像形成方法」、
(10)「像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置を用いる画像形成方法において、前記画像形成装置は、前記第(2)項乃至第(7)項のいずれかに記載の画像形成装置又は前記第(8)項に記載のプロセスカートリッジであり、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであること特徴とする画像形成方法」、
(11)「像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置に搭載された電子写真現像剤において、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に無機微粒子を含有するものであり、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであること特徴とする電子写真用現像剤」、
(12)「前記無機微粒子が、芯材に対して被覆率が70%以上含有されており、該無機微粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、0.5<[D/h]<1.5であることを特徴とする前記第(11)項に記載の電子写真用現像剤」、
(13)「少なくとも前記被覆層の結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする前記第(11)項又は第(12)項に記載の電子写真用現像剤」、
(14)「前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする前記第(11)項乃至第(13)項のいずれかに記載の電子写真用現像剤」、
(15)「前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする前記第(11)項乃至第(14)項のいずれかに記載の電子写真用現像剤」、
(16)「前記キャリアの1000(10/4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am/kg)以上90(Am/kg)以下であることを特徴とする前記第(11)項乃至第(15)項のいずれかに記載の電子写真用現像剤」、
(17)「前記補給用現像剤は、トナーに対するキャリアの重量比が、3重量%以上20重量%以下であることを特徴とする前記第(11)項乃至第(16)項のいずれかに記載の電子写真用現像剤」。
本発明の画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び電子写真用現像剤は、長期の使用においても現像剤の帯電性が安定し、耐久性に優れており、またランニング経時でのベタ画像部にキャリア付着が生じなく、安定した画像濃度を長期間にわたって形成することができ、更に色汚れの発生もない高品質な画像を提供することができる。
以下に、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置本体(100)内には、4個の像担持体である感光体(1a、1b、1c、1d)を有する画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)を、画像形成装置(100)に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置(100)の略中央に転写ベルト(8)を複数のローラ間に矢印A方向に回動可能に装着した転写装置(4)を配置している。
その転写ベルト(8)の下側の面に、画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)にそれぞれ設けられている感光体(1a、1b、1c、1d)が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)に対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置(10A、10B、10C、10D)を配置している。
画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)は、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット(2A)はマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット(2B)はシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット(2C)はイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット(2D)はブラック色に対応する画像を形成する。
画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)内にそれぞれ配置されている現像装置(10A、10B、10C、10D)では、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、後述する現像剤補給装置(200)から、現像剤収容部(14)に備えられる図示省略したトナー濃度センサの出力に応じてトナー補給を行なうとともに、キャリアも補給して古い現像剤を排出し、現像剤を交換することが可能なトリクル現像方式が採用されている。
画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)の上方空間には、トリクル現像方式に用いられる現像剤補給装置(200A、200B、200C、200D)が配置されている。現像剤補給装置(200)は、感光体ドラム(1)に供給されようとしているトナーとは別の新規なトナーと、新規なキャリアを現像装置(10)に補給するための構成であり、その構成が図2および図3に示されている。
また、その画像形成ユニット(2A、2B、2C、2D)の下方には書込みユニットとしての露光装置(6)を配置している。
露光装置(6)は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体(1)上に照射される。
転写ベルト(8)と現像剤補給装置(200)との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置(9)が設けられている。その定着装置(9)の転写紙搬送方向下流側には、排紙路(51)を形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対(52)により排紙トレイ(53)上に排出可能にしている。
また、画像形成装置(100)の下部には、転写紙を収納可能な給紙カセット(7)を配設している。
次に、この画像形成装置(100)の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体(1a、1b、1c、1d)が図1で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体(1a、1b、1c、1d)の表面が帯電ユニット(3)の帯電ローラ(301)により一様に帯電される。そして、露光装置(6)により、画像形成ユニット(2A)の感光体(1a)には、マゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット(2B)の感光体(1b)にはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット(2C)の感光体(1c)にはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット(2D)の感光体(1d)にはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体(1)が回転することにより現像装置(10A、10B、10C、10D)の位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
一方、給紙カセット(7)から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト(8)の直前に設けられているレジストローラ対(55)により、各感光体(1)上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト(8)の入口付近に配設している紙吸着ローラ(54)によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト(8)の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト(8)に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置(9)で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は排紙系を通って、画像形成装置上部の排紙トレイ(53)に排紙される。
図2および図3は、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置とその周辺の構造を示す概略断面図である。図2において、現像剤補給装置は、補給現像剤を収容する現像剤収容器(230)と、現像剤収容器(230)内の補給現像剤をサブホッパー(14)に送り出して供給する現像剤補給器(220)およびサブホッパー(14)より現像装置(10)に補給用現像剤を供給するフィードスクリュー(223)から構成されている。この例における現像剤補給器(220)は、トリクル現像に適した現像剤収容器(230)から現像剤又はトナーを搬送するためのフレキシブルな搬送チューブ(240)に連なる筒状ケーシング中のモーノポンプ(260)、モーノポンプ(260)を駆動するためのモータ(226)、モータ(226)の駆動力を必要時にモーノポンプ(260)に伝達するモーノ電磁クラッチからなり、搬送チューブ(240)経路中にはトナーセンサ(又は現像剤センサ)が、また、モーノポンプ(260)出口からサブホッパー(14)に移送される現像剤又はトナーの有無をモニタするトナーエンドセンサが設けられている。
図3において、現像装置(10)の上方には現像装置(10)内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置(220)(但し図3では図示を省略)が備えられており、現像装置(10)の下方には、現像装置(10)内で過剰となった現像剤を回収する現像剤回収装置(300)が備えられている。
現像装置(10)は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部(14)を有するハウジング(15)と、このハウジング(15)の開口部側に像担持体としての感光体(1)と近接した状態で回転するように配設される現像剤担持搬送体としての現像ローラ(12)と、現像剤収容部(14)内で回転するように配設される現像剤攪拌搬送部材としての2つの搬送スクリュー(11a)、(11b)と、現像ローラ(12)の表面に圧接又は近接した状態で配設される層厚規制部材(13)とでその主要部が構成されている。
このうち、現像ローラ(12)は、内部に固定されたマグネットロール(120)を備えた回転駆動する円筒状のスリーブ(121)である。また、現像剤収容部(14)は、中央側の隔壁(14c)により2分され、両端側の連通部により連通された収容空間(14a)、(14b)からなり、その各収容空間(14a)、(14b)で回転する搬送スクリュー(11a)、(11b)により現像剤が攪拌さながら収容空間(14a)、(14b)との間を循環搬送されるようになっている。層厚規制部材(13)は、非磁性部材と磁性部材の二重構造からなり、その先端がマグネットロール(120)の所定の磁極に対向するように配設されている。
現像剤回収装置(300)は、現像剤収容部(14)内で過剰になった二成分現像剤を回収する回収容器(330)と、過剰になって現像剤収容部(14)から溢れ出る現像剤を回収容器(330)に送る現像剤回収手段としての回収パイプ(331)とで構成されている。回収パイプ(331)は、その上部開口(331a)が現像剤収容部(14)内の所定高さに位置するように配設されており、その所定高さにある上部開口(331a)を乗り越える分の現像剤を回収するようになっている。
なお、本発明の現像剤回収装置としては、上記の構成に限られるものではなく、例えばハウジング(15)の所定の箇所に現像剤排出口を開設し、回収パイプ(331)の代わりに、現像剤回収口の近傍に現像剤排出手段としての回収スクリュー等の搬送部材を設置して、現像剤排出口から排出された現像剤を回収容器(330)に搬送することとしてもよい。
また、本実施形態の回収パイプ(331)の端部又は内部に、この回収スクリューを備えることも可能である。
この現像装置では以下のようにして現像が行なわれる。
まず、現像剤収容部(14)内に予め収容されている二成分現像剤が、搬送スクリュー(11a)、(11b)より攪拌されて十分に混合されるとともに摩擦帯電された後、現像ローラ(12)に供給されて、そのスリーブ(121)表面に層状に付着する。
この現像ローラ(12)に付着する層状の現像剤は、層厚規制部材(13)により所定の厚さに規制されて均一な層にされた後、スリーブ(121)の回転に伴って感光体(1)と対向する現像領域Dに搬送される。そして、この現像領域Dにおいて、画像形成装置本体(100:図1参照)側で原稿の画像に応じて感光体(1)上に形成された潜像に二成分現像剤のトナーが静電吸着して現像が行なわれ、感光体(1)上にトナー像が形成される。
感光体(1)上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体(100)側において記録用紙としての転写材上に転写定着される。
この現像動作が繰り返されることにより、現像剤収容部(14)内の現像剤に含まれるトナーが消費されて徐々に減るが、このトナーの減量が前記したトナー濃度センサにより検知されると、現像剤補給装置(200)の現像剤補給器(220)が駆動し、これにより現像剤収容器(230)に収容されている二成分現像剤が補給される。この補給された新たな二成分現像剤は、現像剤収容部(14)内で搬送スクリュー(11a)、(11b)により攪拌され、補給前から収容されている二成分現像剤と充分に混合される。
また、現像剤収容部(14)内には、現像剤補給装置(220)からの二成分現像剤の補給により、トナーとともにキャリアも所定の割合で補給されるため、現像剤収容部(14)内の現像剤量は次第に過剰となる。現像剤収容部(14)内で過剰になった二成分現像剤は、収容部(14)の規制高さを越えて溢れ出し現像剤回収装置(300)の回収パイプ(331)を通して回収容器(330)内に収容される。
トリクル現像方式の現像装置(10)においては、劣化したキャリアの大半は現像剤回収装置(300)により回収されるが、一部のキャリアは長期にわたって現像剤収容部(14)内に残留する可能性があり、また、画像形成装置(100)において、トナーの消費量が少ない場合には、現像剤収容部(14)におけるキャリアの交換量が少なく、キャリアが現像剤収容部(14)内に滞留する期間が長くなる場合がある。
現像剤収容部(14)において搬送スクリュー(11a)、(11b)によりトナーとキャリアが混合されると、トナーとキャリア、あるいはキャリア同士が接触し、その摩擦によりキャリア表面では膜削れが発生しやすい。
キャリアの表面膜は帯電発生箇所であるため、その膜削れの現象が顕著となると、トナーへの帯電付与能力が低下し、安定した現像特性が得られない。
本発明において、現像剤収容部(14)に収容されているキャリアは、図6に示すように、芯材表面に被覆層が形成されており、この被覆層中に所定の無機微粒子が含まれている。
この無機微粒子の一部は、被覆層に対して凸となっており、この無機微粒子により、キャリア表面は、トナーや、他のキャリア粒子との接触による衝撃が緩和される。このため、キャリア表面の膜削れが発生する割合が大きく抑えられる。また、この無機微粒子により、攪拌時にキャリア表面に付着したトナーのスペント成分が掻き落とされ、トナースペントの発生が防止される。
キャリア表面の膜削れや、キャリア表面におけるトナースペントの発生が顕著となると、キャリアの電気抵抗値及び現像剤の帯電量の低下が誘発されるため、安定した現像特性が得られない。
更に、キャリアの抵抗値の低下により、ベタ画像部におけるキャリア付着の現象が発生しやすくなり、現像剤収容器(14)内の現像剤量減少による画像劣化及び耐久性悪化が発生すると共に、画像上にキャリアが付着することにより画像の精細性が低下する。
本発明の画像形成装置において用いられるキャリアについては、後に詳述する。
以下に、現像剤補給装置(220)の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明で使用される現像剤補給装置(220)の概略構成図である。
現像剤補給装置(220)に備えられた現像剤収容器(230)の内部は、容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器あり、現像装置(10)の現像剤収容部(14)に補給される新規なトナーとキャリアは、現像剤収容器(230)内部に収容されている。図2には現像剤収容器(230)は開口部を該補給用現像剤導入部に向けて保持する容器保持手段と、該容器をその中心軸の周りを回転するように回転駆動する駆動手段とを備えた現像剤補給装置(220)に着脱自在に配置される。
例えば、図4に示したように、現像剤収容器(230)を矢印方向に回転させると、現像剤収容器の周壁内面上の点(A5)は容器の中心軸の周りを常に一定で回転する。今、仮りに、補給用現像剤を点(A5)に置いたとすると、補給現像剤容器の回転に伴なって補給用現像剤(t)は、周壁内面に形成された螺旋状をなす突条部(1)に沿って(A5)から(A4)、(A3)、(A2)、(A1)と下方(開口部(2)の方向)へ移動し、現像剤収容器の回転するたびに補給用開口部(2:吐出口)へ移動する。
しかし、この現像剤収容器(230)のように容器周壁内面に螺旋状の突条部(1)が設けられた特異な構造を持たせたものでも、通常横置きで用いられるために、そのトリクル現像方式で用いられる補給用現像剤中にキャリアを含ませたものは、トナーとキャリアの比重差によって、補給用現像剤中でキャリアが偏析するなどして排出性が充分でない。そのために使用経時に容器が回転するに伴ってキャリアが容器内壁や下部へ偏析する。また、特に小粒径化、ワックス添加、球形化等の傾向が強くなっている最近のトナーは、トナー同士あるいは、トナーとキャリア同士の付着力が強く、また、キャリアがトナー中に均一分散しにくい。そのため現像剤収容器は、周壁内面に螺旋状の突条部(1)を設けることによりトナーを排出口へ運ぶ機能を発揮させているが、内壁へのキャリアの偏析や、トナー同士あるいはトナーとキャリアの凝集塊が増えることにより、この機能が十分発揮させられなくなってしまう。
図3において、現像剤補給装置(220)は、ハウジング(38)(図2でハウジング(15)として示されているものに相当)の所定箇所に開設された補給口(15a)に連結して備えられた図2のサブホッパー部分(14)(図3では図示を省略)と、補給口(15a)に接続して備えられた搬送チューブ(240)(図3では図示を省略)と、図2及び図5中の搬送チューブ(240)(図3では省略)に接続して備えられた図2中の空気供給手段(モーノポンプ)(260)とを備えており、現像剤収容部(14)に設置される図示しないトナー濃度センサ等の検知信号に応じて駆動し適量の現像剤を現像剤収容器(230)からサブホッパー(14)に供給する。
この搬送チューブ(240)は、好ましくは、フレキシブルで耐トナー性に優れたポリウレタン、ニトリル、EPDM等のゴム材料で形成されたものを利用する。
また、現像剤補給装置(220)は、現像剤収納容器としての現像剤収容器(230)を支持するためのハウジング(38)を有しており、このハウジング(38)は樹脂等の剛性の高い材料で形成されている。
図5は、現像剤補給装置(220)に設けられる搬送チューブ(240)の概略構成を示す外観図である。ハウジング(38)は、図5に示すように、内管(38a)とその内管(38a)を内部に収容する外管(38b)とからなる2重管構造を有している。内管(38a)と外管(38b)の内部は、現像剤収容器(230)内の現像剤を排出するための現像剤搬送通路としての現像剤流路(23)となっている。現像剤収容器(230)内のトナーは、モーノポンプ(260)による吸引力により、吸引され、搬送チューブ(240)を通ってサブホッパー(14)内に引き込まれることになる。
図2は、フィードスクリュー(223)の概略構成を示す断面図である。このフィードスクリュー(223)は、円形断面が螺旋状に捻れた形状を有し、硬い材質で形成されている。一方、フィードスクリュー(223)は、ジョイント(227)(図2中では電磁クラッチとして示される)を介して、スクリュー(223)を回転駆動させるための駆動モータ(226)に接続されている。
この構成において、現像剤収容器(230)から搬送チューブ(240)を通って搬送されてきたトナー及びキャリアは、サブホッパー(14)内部に入り込む。そして、フィードスクリュー(223)の回転に伴って、搬送される。そして、サブホッパー(14)を介して、現像装置(10)の内部に供給される。
次に、本実施形態における現像剤補給装置(220)の動作について図2を用いて説明する。
上記制御部は、現像装置(10)からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像剤補給動作を開始する。この現像剤補給動作では、まず、現像剤収容器(230)を回転駆動させ、モーノポンプ(260)を駆動させて、搬送チューブ(240)を介して現像剤の吸引搬送を行ない、サブホッパー(14)に現像剤を搬送する。
この空気によって、現像剤収容器(230)から供給される現像剤は、攪拌されて、空気を多く内包した状態となり、流動化が促進される。流動化されることでトナーとキャリアの偏析がある程度は拡散される。また、トナーとキャリアが偏析した状態で搬送されると、一時的に補給量が過多になる現象(フラッシング現象)が発生するが、吸引効果にてトナー飛散を防止することができる。
また、サブホッパー(14)に供給された現像剤は、現像装置(10)からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像装置(10)へ補給動作を開始されるが、サブホッパー(14)を介することで、トナー補給の微量制御および安定性が得られる。また、トナーとキャリアの偏析をフィードスクリュー(223)にて現像装置(10)へ補給する際に攪拌供給することにより更に拡散することができる。
キャリア真比重が小さい場合はサブホッパー機能を持たなくともトナーとキャリア偏析の程度が良く、特に画像濃度への影響はない。しかし、キャリア真比重が4(g/cm)を超える場合は、サブホッパー機能がないとトナーとキャリアが偏析したまま、現像装置内へされる。現像槽内の現像剤量が増加すると、例えば、透磁率変化により検知してトナー濃度を制御する場合、透磁率センサに対して搬送される単位時間当りの現像剤量が増加し、検出面における現像剤の密度が高くなって透磁率センサは高い透磁率を出力し、初期の基準値を維持しようとしてさらに補給用現像剤が補給されることにより、結果として基準値より高いトナー濃度で推移する。反対に、現像槽内の現像剤量が減少すると、増加した場合とは逆の現象により、基準値よりも低いトナー濃度で推移することになり、この応答の遅れが画像濃度変動を生じさせる。また、トナーとキャリアが偏析した状態で搬送されると、一時的に補給量が過多になる現象(フラッシング現象)が発生し、現像装置補給口との経路からのトナー飛散が発生する。
図2で示される現像剤収容器(230)内には、二成分現像剤の場合、トナーのみでなく、新規なトナーとキャリアからなる現像剤が収納されており、この現像剤中におけるトナーとキャリアの存在比率は、本発明においては、トナーに対するキャリアの重量比で、3重量%以上20重量%以下であることが好ましい。
現像剤収容器(230)内におけるキャリアに対するトナーの重量存在比が、3重量%未満であると、現像剤収納部材内でキャリア同士が凝集して、現像装置(10)への安定した供給性が得られない。また、20重量%を超えると、現像装置(10)に供給されるキャリアの量が、トナーの量に対して不足し、現像装置(10)内において安定したトナー帯電量が得られない。
次に、本実施形態にて用いられる、トナーとキャリアを含む2成分現像剤について説明する。
[電子写真用キャリア]
本発明の電子写真用キャリア(以下、単にキャリアと示す。)は、芯材と、この芯材を被覆する被覆層とを有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
被覆層は、少なくとも結着樹脂、及び無機微粒子を含んでなり、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
該被覆層に無機微粒子が含有され、無機微粒子が芯材に対して、本発明で定義される被覆率が70%以上、被覆層に含有されている。該粒子を含有させる理由にはキャリア表面に凹凸を作り、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌により、トナーとの摩擦あるいはキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和することができる。これにより、キャリアへのトナーのスペントを防止することが可能となる。抵抗調整および帯電調整などで無機微粒子を2種類以上使用する場合は、粒子径の大きい微粒子について被覆率を求める。
本発明における被覆率は、無機酸化粒子の芯材に対する被覆率であり次式で表わされる。
被覆率=(Ds*ρs*W)/(4*Df*ρf)*100
(Ds:キャリア芯材粒径、ρs:キャリア芯材真比重、W:キャリア芯材に対する無機微粒子の添加量の比、Df:無機微粒子の粒径、ρf:無機微粒子の真比重)
無機微粒子の真比重(ρf)およびキャリア芯材の真比重(ρs)については、乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した。本計測法はヘリウムによるガス置換式の測定法である。測定法は、ステンレス製の内径18.5mm,長さ39.5mm,容量10cmのセルに、測定サンプルを4g入れる。次いで、試料セル中のサンプルの容積をヘリウムの圧力変化によって測定し、求められた容積とサンプルの重さからサンプルの密度を求める。キャリア芯材粒径(Ds)(体積平均粒径)はマイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用いて測定することができる。0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行なったものを用いた。また、分散液にはメタノールを使用し屈折率1.33、キャリアおよび芯材の屈折率は2.42に設定する。無機微粒子の粒径(Df)は自動粒度分布測定装置CAPA−700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定する。測定の前処理として、ジューサーミキサーにアミノシラン(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)30mlにトルエン溶液300mlを入れる。試料を6.0gを加え、ミキサー回転速度をlowにセットし3分間分散する。1000mlビーカーに予め用意されたトルエン溶液500mlの中に分散液を適量加えて希釈する。希釈液はホモジナイザーにて常に攪拌を続ける。この希釈溶液を超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−700にて測定する。
<測定条件>
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
被覆率が70%未満では経時の膜削れにてキャリア芯材表面が露出してしまう確率が高くなり、局所的に抵抗の低下が発生し、そのような状態が存在するキャリアがベタ画像中に現像してしまい、画像中に白抜けが発生してしまう。
さらに、キャリア被覆層に含まれる無機微粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、0.5<[D/h]<1.5であることで、改善効果が顕著である。これは、該粒子径(D)と該被覆樹脂膜厚(h)が0.5<[D/h]<1.5であることで、被覆膜に比べ粒子の方が凸となるので、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌により、トナーとの摩擦あるいはキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和することができる。これにより、帯電発生箇所である結着樹脂の膜削れも抑制することが可能となる。更に、キャリア表面に、被覆膜に比べ凸となる粒子が多数存在するため、キャリア同士の摩擦接触によりキャリア表面に付着したトナーのスペント成分を効率良く掻き落とすクリーニング効果も発揮し、トナースペントを防止することができる。[D/h]が0.5以下の場合、無機微粒子は結着樹脂中に埋もれてしまうため、効果が著しく低下し好ましくない。[D/h]が1.5以上の場合、該粒子と結着樹脂との接触面積が少ないため充分な拘束力が得られず、該粒子が脱離し易くなるため好ましくない。脱離した場合には抵抗低下を引き起こしてしまう。抵抗調整および帯電調整などで無機微粒子を2種類以上使用する場合は、粒子径の大きい微粒子について[D/h]を求める。
図6に示すように、該被覆層膜厚(h)は、芯材表面から被覆層表面までの厚みを示す。芯材表面から被覆層表面までの厚み(h)は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、芯材表面から被覆層表面までの厚み(h1〜h4のように)を、キャリア表面に沿って0.2μm間隔で50点測定し、得られた測定値を平均した値である。
被覆層中に分散される無機微粒子には、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウムのいずれかで、単独或いは複数で用いてもよい。また、酸化インジウムなどを無機粒子の表面へ処理した微粒子を添加してもよい。ただし、被覆層中からの離脱した場合、トナー粒子と混在し色汚れの原因となることを回避するため、非黒色又は非色彩色であることが必要条件となる。白色であることが好ましい。無機微粒子の粒子径(D)は前述した無機微粒子の粒径測定方法と同様に超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−700にて測定する。
さらに、キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることで、改善効果が顕著である。これは、体積固有抵抗が10[Log(Ω・cm)]未満の場合、非画像部でのキャリア付着が生じ好ましくない。一方、体積固有抵抗が16[Log(Ω・cm)]を超える場合、エッジ効果が許容できないレベルに悪化して好ましくない。なお、ハイレジスト計の測定可能下限を下回った場合には、実質的には体積固有抵抗値は得られず、ブレークダウンしたものとして扱うことにする。本明細書でいう体積固有抵抗とは、電極間距離2mm、表面積2×4cmの電極(32a)、(32b)を収容したフッ素樹脂製容器からなるセル(31)にキャリア(33)を充填し、三協パイオテク社製:タッピングマシンPTM−1型を用いて、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行なう。両極間に1000Vの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター4329A(4329A + LJK5HVLVWDQFH 0HWHU;横川ヒューレットパッカード株式会社製)により直流抵抗を測定して電気抵抗率RΩ・cmを求め、LogRを算出する(図7参照)。
さらに、体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることで、改善効果が顕著である。これは、体積平均粒径が20μm未満の場合は、粒子の均一性が低下することと、マシン側で充分使いこなす技術が確立できていないことにより、キャリア付着などの問題が生じ好ましくない。一方、65μmを越える場合には、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので、好ましくない。キャリアの体積平均粒子径は、マイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用いて測定することができる。0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行なったものを用いた。また、分散液にはメタノールを使用し屈折率1.33、キャリアおよび芯材の屈折率は2.42に設定する。
さらに、少なくとも結着樹脂がシリコン樹脂であることで、改善効果が顕著である。これは、シリコン樹脂は表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。
本明細書でいうシリコン樹脂とは、一般的に知られているシリコン樹脂を指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコンや、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコン樹脂としては、信越化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。この場合、シリコン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコン樹脂としては、信越化学製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
また、少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂を併用することで改善効果が顕著である。これは、アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので、耐磨耗性に非常に優れた性質を持ち、被覆膜削れや膜剥がれといった劣化が発生しづらいので、被覆層を安定的に維持することが可能であるとともに、強い接着性により導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。特に、被覆層膜厚よりも大きな粒径を有する粒子の保持には強力な効果を発揮することができる。本明細書でいうアクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、アクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。ここでいうアミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。また、ここでいう酸性触媒とは、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。その場合、表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるシリコン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかし、シリコン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランス良く得ることが重要であり、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆膜を得ることが可能となる。本発明においてシリコン樹脂分とアクリル樹脂分を併用する場合、シリコン樹脂分:アクリル樹脂分の比(乾燥重量比)は、一般的には5:95〜95:5の範囲であり、10:90〜90:10であることがより好ましい。
さらに、1000(10/4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am/kg)以上90(Am/kg)以下であることで、改善効果が顕著である。これは、この範囲とすることで、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、キャリアまたは現像剤へのトナーの分散(混ざり)が素早く良好となるが、1KOeにおける磁気モーメントが40Am/kg未満の場合は、磁気モーメント不足によりキャリア付着が生じ好ましくない。一方、1KOeにおける磁気モーメントが90Am/kgを超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂が硬くなり過ぎるため、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので好ましくない。前記磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。B−Hトレーサー(BHU−60/理研電子(株)製)を使用し、円筒セル(内径7mm、高さ10mm)にキャリア芯材粒子1.0gを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし3000エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし3000エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−Hカーブを図示し、その図より1000エルステッドの磁気モーメントを算出する。
被覆層は、例えば、無機微粒子、結着樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行なうことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
(芯材)
本発明において使用されるキャリアの芯材は、体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることで、改善効果が顕著である。これは、体積平均粒径が20μm未満の場合は、粒子の均一性が低下することと、マシン側で充分使いこなす技術が確立できていないことにより、キャリア付着などの問題が生じ好ましくない。一方、65μmを越える場合には、キャリアスジ等の発生や、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので、好ましくない。特に、近年の高画質化に対しては、25〜50μmがより好ましい。
芯材としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への影響を配慮し、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト等を用いることが好適である。
[現像剤]
本発明の画像形成装置に使用される現像剤は、上述の電子写真用キャリアと、トナーとを含んでなる。
トナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んでなり、離型剤、帯電制御剤、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、キャリア100重量部に対しトナー1〜10.0重量部である。
[トナー]
ここで、本発明でいうトナーについて詳しく説明することにする。本発明でいうトナーとは、モノクロトナー、カラートナー、フルカラートナーを問わず、一般的にいうトナー全てを含む。例えば、従来より用いられている混練粉砕型のトナーや、近年用いられるようになってきた多種の重合トナーなどが挙げられる。更に、離型剤を有するいわゆるオイルレストナーも用いることができる。本発明のキャリアは耐スペント性が優れているため、長期にわたり良好な品質を維持できる。特にオイルレスフルカラートナーにおいては、結着樹脂が軟らかいため一般的にスペントし易いと言われるが、本発明のキャリアは非常に向いていると言える。
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、公知のものが使用できる。例えばポリスチレン、ポリ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独あるいは混合して使用できる。
そして、圧力定着用結着樹脂としては、公知のものを混合して使用できる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂などが単独あるいは混合して使用でき、これらに限られるものではない。
さらに、本発明で用いるトナーには上記結着樹脂、着色剤、帯電制御剤の他に、定着助剤を含有することもできる。これにより、定着ロールにトナー固着防止用オイルを塗布しない定着システム、いわゆるオイルレスシステムにおいても使用できる。定着助剤としては、公知のものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が使用でき、これらに限られるものではない。
本発明のカラートナー等のトナーに用いられる着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用でき、ここで挙げるものに限らない。例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等が挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
また、これら着色剤は1種または2種以上を使用することができる。
本発明のカラートナー等のトナーには必要に応じ帯電制御剤をトナー中に含有させることができる。例えば、本発明のカラートナーは必要に応じ荷電制御剤をトナー中に含有させることができる。例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料(例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.BasicRed 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
外添剤については、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナー粒子に外添することにより転写性、耐久性をさらに向上させている。転写性や耐久性を低下させるワックスをこれらの外添剤で覆い隠すことと、トナー表面が微粒子で覆われることによる接触面積が低下することにより、この効果が得られる。これらの無機微粒子はその表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカや酸化チタン、といった金属酸化物微粒子が好適に用いられる。樹脂微粒子としては、ソープフリー乳化重合法により得られた平均粒径0.05〜1μm程度のポリメチルメタクリレートやポリスチレン微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理されたシリカ及び疎水化処理された酸化チタンを併用し、疎水化処理されたシリカの外添量より疎水化処理された酸化チタンの外添量を多くすることにより湿度に対する帯電の安定性にも優れたトナーとすることができる。上記の無機微粒子と併用して、比表面積20〜50m/gのシリカや平均粒径がトナーの平均粒径の1/100〜1/8である樹脂微粒子のように従来用いられていた外添剤より、大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより耐久性を向上させることができる。これはトナーが現像装置内でキャリアと混合・攪拌され帯電し現像に供される過程で、トナーに外添された金属酸化物微粒子は母体トナー粒子に埋め込まれていく傾向にあるが、これらの金属酸化物微粒子より大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより、金属酸化物微粒子が埋め込まれることを抑制することができるためである。上記した無機微粒子や樹脂微粒子は、トナー中に含有(内添)させることにより外添した場合より効果は減少するが、転写性や耐久性を向上させる効果が得られるとともにトナーの粉砕性を向上させることができる。また、外添と内添を併用することにより外添した微粒子が、埋め込まれることを抑制することができるため優れた転写性が安定して得られるとともに耐久性も向上する。
なお、ここで用いる疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−2−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−3,3−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。この他チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤も使用可能である。この他、クリーニング性の向上等を目的とした外添剤として、脂肪酸金属塩やポリフッ化ビニリデンの微粒子等の滑剤等も併用可能である。
本発明のトナー製造法は粉砕法、重合法など従来公知の方法が適用できる。例えば粉砕法の場合、トナーを混練する装置としては、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機などを使用することができる。粉砕は、平均粒径が3〜15μmになるように行なうのが望ましい。さらに、粉砕物は風力式分級機等により、5〜20μmに粒度調整されることが好ましい。次いで、外添剤の母体トナーへ外添が行なわれるが、母体トナーと外添剤をミキサー類を用い混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー表面に被覆される。このとき、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤が均一にかつ強固に母体トナーに付着させることが耐久性の点で重要である。以上はあくまでも例でありこれに限るものではない。
なお、本発明において使用されるキャリアには、抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有することなく、その抵抗値を調整することができるため、カラー画像形成においても、カーボンブラックによる色汚れが発生せず、色再現性、精細性の高いカラー画像を作成することができる。
次に、実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお部は重量基準である。
(実施例1)
[キャリア被覆層]
・シリコン樹脂溶液 352.0重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.60重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm 92.9重量部
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 25.8重量部
・トルエン 380重量部
をホモミキサーで15000rpm、10分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材としてF−300(パウダーテック社製)Cu−Znフェライト粉:平均粒径;55μm、真比重;5.2を5000重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を液流量40g/minにて芯材表面に膜厚0.40μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。このときの得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後キャリアバルクを目開き90μmの篩を用いて解砕し、D/h:1.0、体積固有抵抗:14.9[Log(Ω・cm)]、磁化:65Am/kgの[キャリア1]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が85%であった。
[キャリア]
芯材の平均粒径測定については、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行なったものを用いた。
[トナー1]
(トナーバインダーの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行ないイソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。次いでプレポリマー(1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(1)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(a)を得た。ウレア変性ポリエステル(1)200部と変性されていないポリエステル(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。Tgは62℃であった。
(トナーの作成)
ビーカー内に前記のトナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25cps)20部、C.I.Pigment Yellow154の生顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去した。分散スラリーを減圧濾過した後、濾過ケーキを得た。
(洗浄・乾燥・フッ素処理)
(i):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(ii):(i)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(iii):(ii)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(iv):(iii)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない、ケーキ状物を得た。これを、[濾過ケーキ1]とする。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。
その後、水90部に対して[濾過ケーキ1]15部を加えて、これにフッ素化合物を0.0005部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素化合物(2)を付着させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを、[トナー母体粒子1]とする。上記で得られた[トナー母体粒子1]100部に対して、外添剤として疎水性シリカ1.5部と、疎水化酸化チタン0.7部をヘンシェルミキサーにて2000rpm×30秒、5サイクルで混合処理し、トナーを得た。これを、[トナー1]とする。
こうして得た[トナー1]5部と[キャリア1]95部を混合攪拌し、トナー濃度5重量%の現像剤を得た。また、[トナー1]90部と[キャリア1]10部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を得た。トナー色汚れ、キャリア付着、画像濃度、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)を評価した結果を表2に示す。
以下に実施例における評価の方法及び条件を示す。
[色汚れ]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)にて0.5%画像面積の画像チャートを30,000枚までランニングした後でのイエロー単色画像のΔE値の評価を行なった。初期および30000枚後のイエロー単色画像を出力し、下記式に従って、ΔE値を求める。ΔEが2以下は色汚れがない(○)、ΔEが2〜4は色汚れが目立たず(△)色調変化は指摘されない、ΔEが4以上は明らかに色汚れが目立ち(×)色調変化を指摘される。
画像出力後、画像濃度をX−RITE938(x−rite社製)により測定。イエロー画像濃度が1.4±0.5のポイントでのCIE L*、CIE a*、CIE b*を3点測定し平均値を求め、下記式に代入し、ΔE値を算出する。
ΔE=√((初期L*)+(初期a*)+(初期b*))−√((ラン後L*)+(ラン後a*)+(ラン後b*)
[キャリア付着]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機に現像剤をセットし、帯電電位DC740V、現像バイアス600Vに設定(地肌ポテンシャルを140Vに固定)し、ドット形成ハーフトーンを現像した感光体表面に付着しているキャリア個数をルーペ観察により5視野カウントし、その平均の100cm当たりのキャリア付着個数をもってエッジキャリア付着量とした。評価は、◎:20個以下、○:21個以上60個以下、△:61個以上80個以下、×:81個以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
また、白抜け(画像部)は帯電電位DC740V、現像バイアス600Vに設定(地肌ポテンシャルを140Vに固定)し、全面ベタ画像(A3サイズ)を出力し、画像上の白抜けした個数をカウントした。評価は、◎:5個以下、○:6個以上10個以下、△:11個以上20個以下、×:21個以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
[画像濃度1]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機に現像剤をセットし、単色モードで0.5%および50%画像面積の画像チャートを3,000毎に交互にランニングさせ、300,000枚ランニング出力するまでの、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定を行なった。表2に、測定値が、平均値±0.15以下の場合は◎で、平均値±0.30以下の場合は○で、平均値±0.4以下の場合は△で、および、平均値±0.41以上の場合は×で表示した。ここでのプリンタの改造は図4に示されるような容器周壁内面に螺旋状の突条部が設けられた現像剤収容器へ変更し、現像剤収納容器より補給現像剤を搬送し、貯蔵するサブホッパー部分を備えている。トナー濃度センサ等の検知信号に応じて駆動し適量の現像剤をサブホッパーから現像装置に供給するように改造されている。
[耐久性1]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機(上記と画像濃度1と同じ改造)に現像剤をセットし、単色モードで50%画像面積の画像チャートにて300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えた現像剤の帯電低下量をもって判断した。また、抵抗低下量は単色モードにて0.5%画像面積の画像チャートで300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えたキャリアの抵抗低下量をもって判断した。
ここでいう帯電量低下量とは、初期帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤の帯電量(Q2)を差し引いた量のことを言い、目標値は10.0(μc/g)以内である。帯電量はサンプリングした現像剤を一般的なブローオフ法[東芝ケミカル(株)製:TB−200]にて測定した値である。
ここでいう抵抗変化量とは、初期のキャリアを前述した抵抗測定方法にて求めた抵抗値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことを言い、目標値は絶対値で3.0[Log(Ω・cm)]以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの結着樹脂膜の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆膜中の粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
(実施例2)
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の混合系に変更した以外は実施例1と同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:15.4[Log(Ω・cm)]、磁化:65Am/kgの[キャリア2]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が98%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 49.7重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 14.1重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.28重量部
・シリコン樹脂溶液 176.1重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.60重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm 106.8重量部
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 25.8重量部
・トルエン 450重量部
こうして得た[キャリア2]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例3)
実施例1において無機酸化微粒子A、Bを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、体積固有抵抗:15.8[Log(Ω・cm)]、磁化:66Am/kgの[キャリア3]を得た。こうして得た[キャリア3]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例4)
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:2.0、体積固有抵抗:13.1[Log(Ω・cm)]、磁化:66Am/kgの[キャリア4]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が72%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 10.9重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 3.10重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.06重量部
・シリコン樹脂溶液 137.5重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.30重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm 78.5重量部
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 12.9重量部
・トルエン 200重量部
こうして得た[キャリア4]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例5)
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:0.4、体積固有抵抗:14.5[Log(Ω・cm)]、磁化:64Am/kgの[キャリア5]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が107%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 36.8重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 10.5重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.20重量部
・シリコン樹脂溶液 464.2重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 1.01重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子C:導電性処理アルミナ EC−700(チタン工業社製)
粒径;0.42μm、真比重;3.7g/cm 116.1重量部
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 43.5重量部
・トルエン 700重量部
こうして得た[キャリア5]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例6)
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:0.6、体積固有抵抗:16.3[Log(Ω・cm)]、磁化:64Am/kgの[キャリア5]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が100%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 28.6重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 8.1重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.16重量部
・シリコン樹脂溶液 360.9重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.79重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm 109.1重量部
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 33.9重量部
・トルエン 550重量部
こうして得た[トナー1]と[キャリア6]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例7)
キャリアの重量平均粒径が18μm(真比重5.7)を用い、被覆層処方が以下に記す通り以外は実施例1と同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:15.7[Log(Ω・cm)]、磁化:66Am/kgの[キャリア8]を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 68.4重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 19.4重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.38重量部
・シリコン樹脂溶液 864.4重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.46重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 33.9重量部
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm] 215重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア7]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が71%であった。
(実施例8)
キャリアの重量平均粒径が71μm(真比重5.3)、被覆層処方が以下に記す通り以外は実施例1と同様にして、D/h:0.6、体積固有抵抗:13.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am/kgの[キャリア8]を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 34.2重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 9.7重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.19重量部
・シリコン樹脂溶液 292.9重量部
[固形分20重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.42重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子B:酸化チタン MT−150A(テイカ社製)
粒径;0.15μm 13.9重量部
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm] 60重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア8]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が72%であった。
(実施例9)
実施例2において、磁化の低い52μm焼成フェライト(真比重5.3)を用い、磁化が35Am/kgに変更になった以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:15.9[Log(Ω・cm)]の[キャリア9]を得た。こうして得た[キャリア9]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が94%であった。
(実施例10)
実施例2において、磁化の高い54μm焼成マグネタイト(真比重5.5)を用い、磁化が93Am/kgに変更になった以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:14.1[Log(Ω・cm)]の[キャリア10]を得た。こうして得た[キャリ10]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が102%であった。
(実施例11)
実施例1において、無機微粒子添加量を92.9重量部から45.4重量部へと減量した以外は同様にして、D/h:1.0、体積固有抵抗:13.5[Log(Ω・cm)]、磁化:65Am/kgの[キャリア11]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が41%であった。こうして得た[キャリア11]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例12)
実施例2において、キャリア芯材をF−300(パウダーテック社製)からSM−350NV(同和鉄粉鉱業社製)マグネタイト粉:平均粒径;52μm、真比重;5.1に変更した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:14.8[Log(Ω・cm)]、磁化:71Am/kgの[キャリア12]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が91%であった。こうして得た[キャリア12]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。
(実施例13)
実施例12のトナー濃度5重量%の現像剤を用いた。また、[トナー1]99部と[キャリア12]1部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を得た。結果を表2に示す。
(実施例14)
実施例12のトナー濃度5重量%の現像剤を用いた。また、[トナー1]75部と[キャリア12]25部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を得た。結果を表2に示す。
(実施例15)
[トナー2]
・結着樹脂:ポリエステル樹脂 100部
・離型剤:カルナウバワックス 6部
・帯電制御剤:E−84[オリエント化学工業社製] 1.5部
・着色剤:C.I.PigmentYellow154 4部
上記材料をヘンシェルミキサーにより混合し、2本ロールで120℃で40分溶融混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕後、エアージェット粉砕機で微粉砕し得られた微粉末を分級して重量平均粒径5μmのトナー母体粒子2を作った。上記で得られた[トナー母体粒子2]100部に対して、外添剤として疎水性シリカ1.5部と、疎水化酸化チタン0.7部をヘンシェルミキサーにて2000rpm×30秒、5サイクルで混合処理し、トナーを得た。これを、[トナー2]とする。
こうして得た[トナー2]5部と実施例1での[キャリア1]95部を混合攪拌し、トナー濃度5重量%の現像剤を得た。また、[トナー2]90部と[キャリア1]10部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を得た。トナー色汚れ、キャリア付着、画像濃度、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)を評価した結果を表2に示す。
(比較例1)
[キャリア被覆層]
・シリコン樹脂溶液 432.2重量部
[固形分23重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・アミノシラン 0.66重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
・無機微粒子A:酸化アルミニウム AKP−30(住友化学工業社製)
粒径;0.40μm、真比重;3.9g/cm 92.9重量部
・カーボンブラック MA100R(三菱化学工業株式会社 製) 20重量部
・トルエン 300重量部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材としてF−300(パウダーテック社製)Cu−Znフェライト粉:平均粒径;55μm、真比重;5.2を5000重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.35μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、D/h:1.0、体積固有抵抗:12.9[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア13]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が93%であった。こうして得た[キャリア13]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化した。
[画像濃度2]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機に現像剤をセットし、単色モードで0.5%および50%画像面積の画像チャートを3,000毎に交互にランニングさせ、300,000枚ランニング出力するまでの、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定を行なった。表2に、測定値が、平均値±0.15以下の場合は◎で、平均値±0.30以下の場合は○で、平均値±0.4以下の場合は△で、および、平均値±0.41以上の場合は×で表示した。ここでのプリンタの改造は、現像剤収納容器の容器周壁内面に螺旋状の突条部が設けられた現像剤収容器へ変更し、現像剤収納容器より補給現像剤を搬送し、直接、現像装置に供給するように改造されている。
[耐久性2]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機(上記と画像濃度2と同じ改造)に現像剤をセットし、単色モードで50%画像面積の画像チャートにて300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えた現像剤の帯電低下量をもって判断した。また、抵抗低下量は単色モードにて0.5%画像面積の画像チャートで300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えたキャリアの抵抗低下量をもって判断した。
評価については[画像濃度][耐久性]については補給現像剤の補給方式を変更した以外は実施例1〜14同様な内容を実施した。評価結果は表2に示す。
(比較例2)
実施例1のトナー濃度5重量%の現像剤を用いた。また、[トナー1]90部と[キャリア1]10部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を使用した。
[画像濃度3]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機に現像剤をセットし、単色モードで0.5%および50%画像面積の画像チャートを3,000毎に交互にランニングさせ、300,000枚ランニング出力するまでの、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定を行なった。表2に、測定値が、平均値±0.15以下の場合は◎で、平均値±0.30以下の場合は○で、平均値±0.4以下の場合は△で、および、平均値±0.41以上の場合は×で表示した。ここでのプリンタの改造は[画像濃度1]での現像剤収納容器の容器周壁内面の螺旋状の突条部を削除した現像剤収容器へ変更し、現像剤収納容器より補給現像剤を搬送し、貯蔵するサブホッパー部分を備えている。トナー濃度センサ等の検知信号に応じて駆動し適量の現像剤をサブホッパーから現像装置に供給するように改造されている。
[耐久性3]
市販のデジタルフルカラープリンタ(リコー社製imagio MP C4500)改造機(上記と画像濃度3と同じ改造)に現像剤をセットし、単色モードで50%画像面積の画像チャートにて300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えた現像剤の帯電低下量をもって判断した。また、抵抗低下量は単色モードにて0.5%画像面積の画像チャートで300,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えたキャリアの抵抗低下量をもって判断した。
評価については[画像濃度][耐久性]については補給現像剤の補給方式を変更した以外は実施例1〜14同様な内容を実施した。評価結果は表2に示す。
(比較例3)
実施例1のトナー濃度5重量%の現像剤を用いた。また、補給用現像剤は[トナー1]のみ現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を使用した。
Figure 2008170836
Figure 2008170836
表2より、本発明の範囲内である実施例1〜14については、色汚れのない良好なキャリアが得られた。また、画像濃度、キャリア付着、帯電低下量、抵抗低下量の全ての評価項目においても良好な結果が得られた。実施例14ではトナーエンドとなったときに現像剤収納容器内にキャリアが残存しているのが確認された。画像品質には不具合はなかったが、廃棄キャリア量も増えてしまうので、好ましくない。
一方、比較例1では、色汚れが発生し、実用上使用できない結果となった。また、画像濃度安定性が悪く、安定した画像が得られなかった。さらに、補給現像剤搬送部よりトナーが飛散しており、機内を汚していることが確認された。比較例2では30,000枚までの結果は良好であったが、150,000枚では抵抗低下してしまい、白抜け画像が発生した。また、帯電低下も発生しており、評価を途中で中断した。補給容器内を確認したところ、補給用現像剤のキャリアがほとんど補給されていないことが確認された。比較例3でも30,000枚までの結果は良好であったが、150,000枚では抵抗低下してしまい、白抜け画像が発生した。また、帯電低下も発生しており、評価を途中で中断した。
本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明で使用される現像剤補給部の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の現像部周辺の構造を示す概略構成を示す図である。 補給現像剤収納容器の概略構成を示す断面図である。 補給現像剤収納容器のセット時の概略構成を示す断面図である。 本発明の電子写真用キャリアの被覆層を示す説明図である。 キャリアの体積固有抵抗測定に用いる装置を示す図である。
符号の説明
1 感光体
1a、1b、1c、1d 感光体
2A、2B、2C、2D 画像形成ユニット
3 帯電ユニット
4 転写装置
5 廃トナー回収スクリュー
6 露光装置
7 給紙カセット
8 転写ベルト
9 定着装置
10 現像装置
10A、10B、10C、10D 現像装置
11 搬送スクリュー
11a 現像ローラへの供給スクリュー
11b 供給トナーを現像剤に供給する攪拌スクリュー
12 現像ローラ
13 ドクターブレード(層厚規制部材)
14 サブホッパー(現像剤収容部)
14a、14b 収容空間
14c 隔壁
15 ハウジング
15a 補給口
23 現像剤流路
38 ハウジング
38a 内管
38b 外管
51 排紙路
52 排紙ローラ対
53 排紙トレイ
54 紙吸着ローラ
55 レジストローラ対
100 装置本体
120 マグネットロール
121 スリーブ
200 現像剤補給装置
200A、200B、200C、200D 現像剤補給装置
220 現像剤補給器
223 フィードスクリュー
226 駆動モータ
227 ジョイント(モーノ電磁スクラッチ)
230 現像剤収容器
240 搬送チューブ
260 モーノポンプ
300 現像剤回収装置
301 帯電ローラ
330 回収容器
331 回収パイプ
331a 開口
D 現像領域
G0 スタート用の二成分現像剤
G1 補給用の二成分現像剤
G2 回収現像剤

(図4について)
1 突条部
2 吐出口
t 現像剤
230 現像剤収容容器

(図6について)
h1、h2、h3、h4 被覆層の厚み
D 無機微粒子の粒子径

(図7について)
31 セル
32a、32b 電極
33 キャリア

Claims (17)

  1. 像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置において、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記無機微粒子が、芯材に対して被覆率が70%以上含有されており、該無機微粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、0.5<[D/h]<1.5であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 少なくとも前記被覆層の結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記キャリアの1000(10/4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am/kg)以上90(Am/kg)以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記補給用現像剤は、トナーに対するキャリアの重量比が、3重量%以上20重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置に備えられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置を用いる画像形成方法において、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであること特徴とする画像形成方法。
  10. 像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置を用いる画像形成方法において、前記画像形成装置は、請求項2乃至7のいずれかに記載の画像形成装置又は請求項8に記載のプロセスカートリッジであり、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであること特徴とする画像形成方法。
  11. 像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容する現像装置により現像して可視画像とする画像形成装置に搭載された電子写真現像剤において、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に無機微粒子を含有するものであり、前記画像形成装置は、前記現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、前記現像剤補給手段は補給用現像剤収納容器から前記補給用現像剤を搬送し、前記補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、前記補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、前記キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものであること特徴とする電子写真用現像剤。
  12. 前記無機微粒子が、芯材に対して被覆率が70%以上含有されており、該無機微粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、0.5<[D/h]<1.5であることを特徴とする請求項11に記載の電子写真用現像剤。
  13. 少なくとも前記被覆層の結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする請求項11又は12に記載の電子写真用現像剤。
  14. 前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
  15. 前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
  16. 前記キャリアの1000(10/4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am/kg)以上90(Am/kg)以下であることを特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
  17. 前記補給用現像剤は、トナーに対するキャリアの重量比が、3重量%以上20重量%以下であることを特徴とする請求項11乃至16のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
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